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传统的PLC与变频器之间的接口大多采用的是依靠PLC的数字量输出来控制变频器的启停依靠PLC的模拟输出来控制变频器的速度给定，这样做存在以下问题：

1、需要控制系统在设計时采用很多硬件价格昂贵

2、现场的布线多容易引起躁声和干扰

3、PLC 和变频器之间传输的信息受硬件的限制，交换的信息量很少

4、在变頻器的启停控制中由于继电器接触器等硬件的动作时间有延时，影响控制精度

5、通常变频器的故障状态由一个接点输出，PLC能得到变频器嘚故障状态但不能准确的判断当故障发生时，变频器是何种故障

如果PLC通过与变频器进行通讯来进行信息交换，可以有效地解决上述问題通讯方式使用的硬件少，传送的信息量大速度快，等特点可以有效地解决上述问题另外，通过网络可以连续地对多台变频器进荇监视和控制，实现多台变频器之间的联动控制和同步控制通过网络还可以实时的调整变频器的参数。

目前各个厂家的变频器都相继的開发出了支持连网的功能比如，很多变频器都有了支持现场总线（如：DEVICENET、PROFIBUS、AS_I）等的接口协议可以很方便的与PLC进行数据通信。现在主要介绍西门子S7-200和MicroMaster变频器之间的通讯协议USS使用USS通讯协议，用户可以通过程序调用的方式实现S7-200和MicroMaster变频器之间的通信编程的工作量小，通讯网絡由PLC和变频器内置的RS485通讯口和双绞线组成一台S7-200最多可以和31台变频器进行通讯，这是一种费用低、使用方便的通讯方式

一、USS通讯协议介紹

USS通讯协议的功能，所有的西门子变频器都带有一个RS485通讯口PLC作为主站，最多允许31个变频器作为通讯连路中的从站根据各变频器的地址戓者采用广播方式，可以访问需要通讯的变频器只有主站才能发出通讯请求报文，报文中的地址字符指定要传输数据的从站从站只有茬接到主站的请求报文后才可以向从站发送数据，从站之间不能直接进行数据交换在使用USS协议之前，需要先安装西门子的指令库USS协议指令在STEP7—MICRO/WIN32指令树的库文件夹中，STEP7—MICRO/WIN32指令库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令来支持USS协议调用一条指令时，将会自动地增加一个或几个孓程序

USS协议使用CPU的下列资源：

1）USS协议占用PLC的通讯端口0或1，使用USS——INIT指令可以选择PLC的端口是使用USS协议还是PPI协议选择USS协议后PLC的相应端口不能在做其它用途，包括与STEP7-WICRO/WIN32的通讯只有通过执行另

外一条USS指令或将PLC——CPU的模式开关拨到RUN或STOP状态，才能钟新在进行PPI通讯当PLC和与变频器通讯Φ断时，变频器将停止运行所以在本例中选择CPU226 因为它有两个通讯端口，当第一个口用于USS通讯时第二个端口可以用于程序监控，USS指令要占用2300～3600字节的程序存储空间和400个字节的变量存储区间

2）变频器的通讯与CPU的扫描时异步的完成一次变频器的通讯通常需要几个CPU的扫描周期，通讯时间和链路上变频器的台数、波特率和扫描周期有关本例中通讯的波特率设定为19200，变频器的台数为3台经实际调试检测通讯时间夶约为50ms.

二、使用USS协议的步骤：

1）安装指令库后在STEP7-Micro/win32指令树的/指令/库/USS PROTOOL文件夹中将出现8条指令，用它门来控制变频器的运行和变频器参数的读写操作这些子程序是西门子公司开发的用户不需要关注这些指令的内部结构，只需要在程序中调用即可

2）调用USS—INIT初始化改变USS的通讯参数，只需要调用一次即可在用户程序中每一个被激活的变频器只能用一条USS-DRIVE-CTRL指令，可以任意使用USS-RPM-X 或USS-WPM-X指令但是每次只能激活其中的一条指令。

3）为USS指令库分配V存储区在用户程序中调用USS指令后，用鼠标点击指令书中的程序块图标在探出的菜单中执行库内存命令，为USS指令库使鼡的397个字节的V存储区指定起始地址

4）用变频器的操作面板设置变频器的通讯参数，使之与用户程序中所用的波特率和从站地址相一致

5）连接CPU和变频器之间的通讯电缆，为了提高看干扰能力最好采用屏蔽电缆

初始化指令USS-INIT用于允许或禁止PLC和变频器之间的通讯，在执行其他USS協议前必须先成功的执行一次USS-INIT指令，只有当该指令成滚执行完成后其完成位（DONE）置位后才能继续执行下面的指令。次USS-INIT指令的参数如表1所示：

USS-CTRL指令用于控制已经用USS-INIT激活了的变频器每台变频器只能使用一条这样的指令，该指令将用户命令放在一个通讯缓冲区内如果指令嘚参数DRIVE指定的变频器已经激活，缓冲区内的命令将被发送到指定的变频器该指令的参数如表2所示：

3、读取变频器参数的USS_RPM_X指令

读取变频器參数的指令包括USS_RPM_W; USS_RPM_D; USS_RPM_R三条指令，分别用于读取变频器的一个无符号字一个无符号双字和一个实数类型的参数，该指令的参数如表3所示：

写变頻器参数的指令包括USS_WPM_W; USS_WPM_D; USS_WPM_R三条指令分别用于向指定变频器写入一个无符号字，一个无符号双字和一个实数类型的参数该指令的参数如表4所礻：

四、在使用USS协议时变频器的相关参数设定如下（以MM440为例）

1、P0003=3 允许访问变频器的所有参数。

2、P0970=1 允许变频器通过参数复位

3、P0700=5 变频器的控淛方式选择为通讯方式。

自动化生产线运载小车是工业自动化生产过程中一种非常实用的机械它主要用在工厂的自动化生产上不同的生產线之间以及不同的工位之间的物料搬运。它的一个完整的动作周期包括：当一个工位需要装配零件时该工位的操作者在该工位的操作盤上输入需要的零件名称，输入的信号通过MIS（或ERP）系统生成一个作业信息该作业信息包括所需零件的存放位置，零件的外型尺寸及所需笁位的工位号然后，MIS（或ERP）系统把该作业信息发送到运载小车的控制系统中如果运载小车正在作上次接收到作业，则本次下发的作业信息存储到运载小车的作业队列中前面所接收到作业做完后执行该作业，执行该作业的步骤是运行到取料位置根据零件的外型尺寸，決定取料时升降和左、右的运行位移取料完成后，带载运行到所需零件的工位.运载小车动作过程可分为前进、后退；上升、下降；向左、向右三个方向的运动，在控制系统的设计上前后运行采用一台变频器，上升下降运行采用一台变频器；左右运行采用一台变频器控制系统采用西门子S7-200系列的CPU226，CPU226和三台变频器之间采用USS协议进行通讯系统的硬件配置如下图所示：

系统分类: 控制系统 | 用户分类: 工控记录 | 来源: 整理

EN： 初始化程序 USS_INIT 只需在程序中执行一个周期就能改变通信口的功能，以及进行其他一些必要的初始设置因此可以使用 SM0.1 或者沿触发的接点调用 USS_INIT 指令；

Baud： USS 通信波特率。此参数要和变频器的参数设置一致；

Active： 此参数决定网络上的哪些 USS 从站在通信中有效详见下面的说

Done： 初始囮完成标志

Error： 初始化错误代码

孤陋寡闻，我从来没看过有DRV-CTRL这条指令

RUN： 驱动装置的启动/停止控制

此停车是按照驱动装置中设置的斜坡减速指電机停止

OFF2： 停车信号 2此信号为“1"时，驱动装置将封锁主回路输出电机自由停车

OFF3： 停车信号 3。此信号为”1"时驱动装置将快速停车

F_ACK： 故障确认。当驱动装置发生故障后将通过状态字向 USS 主站报告；如果造成故障的原因排除，可以使用此输入端清除驱动装置的报警状态即複位。注意这是针对驱动装置的操作

DIR： 电机运转方向控制。其“0/1”状态决定运行方向

Drive： 驱动装置在 USS 网络上的站号从站必须先在初始化時激活才能进行控制

Speed_SP： 速度设定值。速度设定值必须是一个实数给出的数值是变频器的频率范围百分比还是绝对的频率值取决于变频器Φ的参数设置（如 MM 440 的 P2009）

Resp_R： 从站应答确认信号。主站从 USS 从站收到有效的数据后此位将为“1"一个程序扫描周期，表明以下的所有数据都是最噺的

Error： 错误代码0 = 无出错。其他错误代码请参考

Status： 驱动装置的状态字此状态字直接来自驱动装置的状态字，表示了当时的实际运行状态

詳细的状态字信息意义请参考相应的驱动装置手册

Speed： 驱动装置返回的实际运转速度值，实数是否频率值跟随设定值的规格化设定

Run_EN： 运荇模式反馈，表示驱动装置是运行（为 1）还是停止（为 0）

D_Dir： 指示驱动装置的运转方向反馈信号

Inhibit： 驱动装置禁止状态指示（0 - 未禁止，1 - 禁止狀态）禁止状态下驱动装置无法运行。要清除禁止状态故障位必须复位，并且 RUN, OFF2 和 OFF3 都为 0

Fault： 故障指示位（0 - 无故障1 - 有故障）。表示驱动装置处于故障状态驱动装置上会显示故障代码（如果有显示装置）。要复位故障报警状态必须先消除引起故障的原因，然后用 F_ACK 或者驱动裝置的端子、或操作面板复位故障状态

此 USS_CTRL 功能块使用了 PZD 数据读写机制，传输速度比较快但由于它还是串行通信，而且还可能有多个从站需要轮询因此无法做到”实时“响应。要实现高要求的快速通信应该使用 PROFIBUS-DP 等网络，同时更换主站为更高级的控制器也由于同样的原因，USS_CTRL 输入的控制信号需要一个合理的作用时间以等待指令执行完成，

过快速的变化可能会导致没有响应

USS_CTRL 已经能完成基本的驱动装置控制，如果需要有更多的参数控制选项可以选用 USS 指令库中的参数读写指令实现。